(57)【要約】  【課題】真空断熱材の外被材に生じるガラスショットの突刺しによるピンホールの発生を抑制する。  【解決手段】真空断熱材１の外被材２のシール層５を発泡プラスチックとすることで、大気圧によりガラス繊維やガラスショットが外被材２に押しつけられても、発泡プラスチックが変形することにより力が吸収され、ピンホールの発生を抑制することができる。さらに、シール部８に気体が残らないようにすることにより、フィルム状のシール層を用いた真空断熱材と同等の長期信頼性も確保することができる。【選択図】図３
2006017208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材を外被材で覆って内部を減圧してなり、前記外被材は、ガスバリア層、プラスチックフィルム、発泡プラスチックシートからなることを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
発泡プラスチックシートが、シール層であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
発泡プラスチックシートは、ガスバリア層に対してシール層の反対側に位置することを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項４】
外被材内部にガス吸着材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
シール層を構成する発泡プラスチックが、連通フォームであることを特徴とする請求項１または２または４に記載の真空断熱材。
【請求項６】
発泡プラスチックの層が、芯材のコーナー部を覆っていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項７】
シール層の発泡プラスチックが、１０倍発泡以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項８】
シール層の発泡プラスチックの平均気泡径が、１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項９】
シール層が、発泡ポリエチレンであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項１０】
シール層が、発泡スチロールであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材に係わり、詳しくは、芯材を覆う外被材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の真空断熱材は保護層を強化することにより、耐ピンホール性が高められてきた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−３３８６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の構成では、大気圧により保護層より硬いガラス繊維やガラスショット等が保護層に突刺さるため、ピンホールを完全に防ぐことができないという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ガラス繊維やガラスショット等によるピンホールの発生を低く抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の問題を解決するために、本発明の真空断熱材は、外被材を構成するラミネートフィルムに発泡プラスチックを含むものである。
【０００６】
これによって、真空包装した際にガラス繊維やガラスショットが外被材に押し付けられた場合に加わる力が弱くなりピンホールの発生を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の真空断熱材は、ガラス繊維やガラスショットによるピンホールの発生を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
請求項１に記載の真空断熱材の発明は、芯材を外被材で覆って内部を減圧してなり、外被材が、ガスバリア層、プラスチックフィルム、発泡プラスチックシートからなるものであり、芯材中のガラス繊維やガラスショットが大気圧により押し付けられても、発泡プラスチックシートによって、外被材に加わる力が弱くなり、外被材のピンホールの発生を防ぐことができる。
【０００９】
請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明における発泡プラスチックシートが、シール層であるものであり、芯材中のガラス繊維やガラスショットが大気圧により押し付けられても、ガスバリア層にまで到達せず、ガスバリア層のピンホール発生を防ぐことができる。
【００１０】
請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明における発泡プラスチックシートが、ガスバリア層に対してシール層と反対側に位置するものであり、外部からの突刺、衝撃に対して高い耐久性を有する真空断熱材を得ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、外被材内部にガス吸着材を有するものであり、発泡プラスチックがシール層の場合に、発泡プラスチックに含まれるガスが外被材内部に発生した際に吸着するため、外被材内部の圧力上昇を防ぐことができ、長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。
【００１２】
請求項５に記載の真空断熱材の発明は、請求項１または２または４に記載の発明におけるシール層を構成する発泡プラスチックが、連通フォームであるものであり、真空引きの際に発泡プラスチックに含まれるガスが残らないため、シール後に発泡プラスチックからガスが生じない。また、真空引き後の熱溶着後のシール部に気泡が残らないため、通常のプラスチックフィルムを溶着した場合のシール部と同等のガスバリア性を得ることができ、長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。
【００１３】
請求項６に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明における発泡プラスチックが、芯材のコーナー部を覆っているものであり、芯材のコーナー部が外被材に押し付けられる力が弱くなり、ピンホールの発生を抑制することができる。
【００１４】
請求項７に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明におけるシール層の発泡プラスチックが、１０倍発泡以上であるものであり、熱溶着後のシール部が１００μｍの場合に、シール層の熱溶着されていない部分の厚さが５００μｍ以上となり、ショット等の大きさが５００μ程度の場合でもピンホールの発生を防ぐことができる。
【００１５】
請求項８に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明におけるシール層の発泡プラスチックの平均気泡径が、１００μｍ以上であるものであり、熱溶着の際にシール部に気泡が残りにくく、より長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。
【００１６】
請求項９に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の発明におけるシール層が、発泡ポリエチレンであるものであり、耐ピンホール性が高い真空断熱材を安価に得ることができる。
【００１７】
請求項１０に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の発明におけるシール層が、発泡スチロールであるものであり、低温で融解し、シールの際に気体が抜け、シール部に気体が残らず長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
シール層に用いるプラスチックは発泡ポリエチレン、発泡スチロールに限定するものではなく、発泡成形が可能であり、真空中で熱溶着した際にシール部に気体が残らず、フィルム状のシール層をシールした場合と同じシール部が得られるものであれはよい。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１の真空断熱材の断面図を示すものである。図１に示すように、真空断熱材１は、外被材２で、芯材３とガス吸着剤４とを覆い、外被材２の内部を減圧密封したものである。
【００２１】
図２は本実施の形態１の外被材２の詳細を示すものである。図２に示すように、外被材２は、シール層５とガスバリア層６と保護層７とからなる多層構造である。シール層５は発泡スチロールの独立フォームであり、厚さ５００μｍ、発泡倍率は１０倍、平均気泡径は１００μｍである。ガスバリア層６はアルミニウム箔であり厚さは６μｍである。保護層７は延伸ナイロンであり厚さ２５μｍである。
【００２２】
図３は本実施の形態１の真空断熱材のシール後の詳細図を示すものである。
【００２３】
外被材２は、同一構成の外被材２のシール層５どうしを向かい合わせ真空中で熱溶着により３方をシールして製袋したものである。発泡スチロールは低融点であり溶解中の流動性に優れている。これらにより、シールの際の溶解中に、気泡に含まれていた気体が抜けるためシール部８に気体が残らない。また、発泡倍率が１０倍で厚さが５００μｍであるためシール部８の厚さは各々からの寄与で１００μｍとなる。
【００２４】
芯材３は、内側からの突き刺しを評価するために、ショットを含む割合を高めたグラスウールボードであり、１４０℃の乾燥炉で２時間乾燥したものを使用した。
【００２５】
この芯材３を外被材２に挿入し、内部を１０Ｐａまで減圧し、開口部を熱溶着により封止した。真空断熱材の密度は２００ｋｇ／ｍ3とした。
【００２６】
以上のように構成された真空断熱材１について、以下にその動作、作用を説明する。
【００２７】
まず、芯材３を挿入した外被材２を真空包装機（図示せず）に設置し、真空包装機チャンバー内を１０Ｐａまで減圧した。減圧後に外被材２の開口部を熱溶着によりシールした。シール後に真空包装機チャンバー内に大気を導入した。外被材２の内部は１０Ｐａという低圧で減圧されているため、真空断熱材１の表面には１ｋｇ／ｃｍ2の大気圧が加わり、外被材の内側は１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押さえつけられる。このため、芯材に存在するガラスショットが内側から外被材に突き刺さろうとする力が働く。
【００２８】
外被材２のシール層５は発泡スチロールであるため、圧縮応力が加わると容易に変形する。このため、大気圧によりシール層５に押し付けられたガラスショットによる力がガスバリア層に到達する割合が弱められる。このため、ガラスショットが非常に鋭い場合でもガスバリア層のピンホール発生を防ぐことができる。
【００２９】
また、発泡プラスチックが芯材３のコーナー部を覆っているため、芯材３が外被材２に押し付けられる力が弱くなりピンホールが発生しにくい。
【００３０】
さらに、ガス吸着材４を使用しているため真空包装後にシール層から発生するガスを吸着し、外被材２の内圧上昇を防ぎ長期信頼性が高い真空断熱材１を得ることができる。
【００３１】
また、製袋の際と同じ理由で、シール部８には気体が残らない。このため、本実施の形態の真空断熱材１のシール部８は、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材と同様になり、長期信頼性が高い真空断熱材１を得ることができる。
【００３２】
以上説明した方法で、真空断熱材１を１００枚作製したところ、熱伝導率の初期値はいずれも０．００２５Ｗ／ｍＫであり、ピンホールの発生は認められなかった。
【００３３】
また、３０℃での１０年間相当の耐熱試験を行ったところ、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材と同等の結果が得られた。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は本実施の形態２の真空断熱材の断面図を示すものである。図４に示すように、真空断熱材１は、外被材２で、芯材３を覆い、外被材２の内部を減圧密封したものである。
【００３５】
図５は本実施の形態２の外被材２の詳細を示すものである。図５に示すように、外被材２は、シール層５とガスバリア層６と保護層７とからなる多層構造である。シール層５は発泡ポリエチレンの連通フォームであり、発泡倍率は１０倍、平均気泡径は１００μｍである。ガスバリア層６はアルミニウム箔であり厚さは６μｍである。保護層７は延伸ナイロンであり厚さ２５μｍである。
【００３６】
図６は本実施の形態２の真空断熱材のシール後の詳細を示すものである。
【００３７】
外被材２は、同一構成の外被材２のシール層どうしを向かい合わせ真空中で熱溶着により３方をシールして製袋したものである。芯材３は、内側からの突き刺しを評価するために、ショットを含む割合を高めたグラスウールボードであり、１４０℃の乾燥炉で２時間乾燥したものを使用した。
【００３８】
この芯材３を外被材２に挿入し、内部を１０Ｐａまで減圧し、開口部を熱溶着により封止した。真空断熱材１の密度は２００ｋｇ／ｍ3とした。
【００３９】
以上のように構成された真空断熱材について、以下にその動作、作用を説明する。
【００４０】
まず、芯材３を挿入した外被材２を真空包装機（図示せず）に設置し、真空包装機チャンバー内を１０Ｐａまで減圧した。減圧後に外被材２の開口部を熱溶着によりシールした。真空中でシールを行うため、シール部８に気体が残らない。また、発泡倍率が１０倍で厚さが５００μｍであるためシール部の厚さは各々からの寄与で１００μｍとなる。
【００４１】
シール後に真空包装機チャンバー内に大気を導入した。外被材２の内部は１０Ｐａという低圧で減圧されているため、真空断熱材１の表面には１ｋｇ／ｃｍ2の大気圧が加わり、外被材２の内側は１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押さえつけられる。このため、芯材３に存在するガラスショットが内側から外被材２に突き刺さろうとする力が働く。
【００４２】
外被材２は、シール層５が発泡ポリエチレンであるため、圧縮応力が加わると容易に変形する。このため、大気圧によりシール層５に押し付けられたガラスショットによる力がガスバリア層６に到達する割合が弱められる。このため、ガラスショットが非常に鋭い場合でもガスバリア層６のピンホール発生を防ぐことができる。
【００４３】
また、発泡プラスチックが芯材３のコーナー部を覆っているため、芯材３が外被材２に押し付けられる力が弱くなりピンホールが発生しにくい。
【００４４】
さらに、外被材２のシール層５は発泡ポリエチレンの連通フォームであるため、真空包装機のチャンバーを減圧する際の排気抵抗が小さく、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材１を減圧する時間と同等の時間で排気することができる。また、真空排気の際にシール層５に空気が残らないため、ガス吸着材を使用しなくても外被材２の中を低圧に保つことができ、長期信頼性が高い真空断熱材１を得ることがでできる。
【００４５】
さらに、シール部８に気泡が入るとシール部８からのガス透過度が大きくなり長期信頼性が低下するが、製袋の際と同じ理由によりシール部８に気泡が残らない。このため、本実施の形態の真空断熱材１のシール部８は、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材のシール部と同様なり、長期信頼性に優れた真空断熱材１を得ることができる。
【００４６】
以上説明した方法で、真空断熱材１を１００枚作製したところ、熱伝導率の初期値はいずれも０．００２５Ｗ／ｍＫであり、ピンホールの発生は認められなかった。
【００４７】
また、３０℃での１０年間相当の耐熱試験を行ったところ、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材と同等の結果が得られた。
【００４８】
（実施の形態３）
図７は本実施の形態３の真空断熱材の断面図を示すものである。図７に示すように、真空断熱材１は、外被材２ａ，２ｂで、芯材３を覆い、外被材２の内部を減圧密封したものである。
【００４９】
図８は本実施の形態３の外被材２ａの詳細を示すものである。図８に示すように、外被材２は、シール層５とガスバリア層６と保護層７とからなる多層構造である。図９は本実施の形態３の外被材２ｂの詳細を示すものである。図９に示すように、外被材２ｂは、シール層９とガスバリア層６と保護層７とからなる多層構造である。
【００５０】
シール層５は発泡ポリエチレンの連通フォームであり、発泡倍率は１０倍、平均気泡径は１００μｍである。ガスバリア層６はアルミニウム箔であり厚さは６μｍである。保護層７は延伸ナイロンであり厚さ２５μｍである。シール層９は直鎖型低密度ポリエチレンであり厚さは５０μｍである。
【００５１】
図１０は本実施の形態３の真空断熱材１のシール後の詳細を示すものである。
【００５２】
外被材２は、シール層５が発泡ポリエチレンの連通フォームである外被材２ａと、シール層９が直鎖型低密度ポリエチレンである外被材２ｂを向かい合わせ真空中で熱溶着により３方をシールして製袋したものである。芯材３は、内側からの突き刺しを評価するために、ショットを含む割合を高めたグラスウールボードであり、１４０℃の乾燥炉で２時間乾燥したものを使用した。
【００５３】
この芯材３を外被材２に挿入し、内部を１０Ｐａまで減圧し、開口部を熱溶着により封止した。真空断熱材１の密度は２００ｋｇ／ｍ3とした。
【００５４】
以上のように構成された真空断熱材１について、以下にその動作、作用を説明する。
【００５５】
まず、芯材３を挿入した外被材２を真空包装機（図示せず）に設置し、真空包装機チャンバー内を１０Ｐａまで減圧した。減圧後に外被材２の開口部を熱溶着によりシールした。真空中でシールを行うため、シール部８に気体が残らない。また、発泡倍率が１０倍で厚さが５００μｍであるため、シール層５が発泡ポリエチレンの連通フォームである外被材２ａからの寄与は５０μｍであり、シール層９が直鎖型低密度ポリエチレンである外被材２ｂのシール層９の厚さは５０μｍであるため、シール部８の厚さは１００μｍとなる。
【００５６】
シール後に真空包装機チャンバー内に大気を導入した。外被材２の内部は１０Ｐａという低圧で減圧されているため、真空断熱材１の表面には１ｋｇ／ｃｍ2の大気圧が加わり、外被材２の内側は１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押さえつけられる。このため、芯材３に存在するガラスショットが内側から外被材２に突き刺さろうとする力が働く。
【００５７】
外被材２ａは、シール層５が発泡ポリエチレンであるため、圧縮応力が加わると容易に変形する。このため、大気圧によりシール層５に押し付けられたガラスショットによる力がガスバリア層６に到達する割合が弱められる。このため、ガラスショットが非常に鋭い場合でもガスバリア層６のピンホール発生を防ぐことができる。
【００５８】
また、外被材２ａのシール層５は発泡ポリエチレンの連通フォームであるため、真空包装機のチャンバーを減圧する際の排気抵抗が小さく、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材を減圧する時間と同等の時間で排気することができる。また、真空排気の際にシール層５に空気が残らないため、ガス吸着材を使用しなくても外被材２の中を低圧に保つことができ、長期信頼性が高い真空断熱材１を得ることがでできる。
【００５９】
さらに、シール部８に気泡が入るとシール部８からのガス透過度が大きくなり長期信頼性が低下するが、製袋の際と同じ理由によりシール部８に気泡が残らない。このため、本実施の形態の真空断熱材１のシール部８は、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材のシール部と同様なり、長期信頼性に優れた真空断熱材を得ることができる。
【００６０】
以上説明した方法で、真空断熱材１を１００枚作製したところ、熱伝導率の初期値は９９枚が０．００２５Ｗ／ｍＫであり、1枚が０．０２Ｗ／ｍＫであり１枚にのみピンホールが発生した。また、ピンホールの発生面は、シール層が直鎖型低密度ポリエチレンである外被材であった。
【００６１】
また、３０℃での１０年間相当の耐熱試験を行ったところ、フィルム状のシール層を使用した真空断熱材と同等の結果が得られた。
【００６２】
さらに、本実施の形態の真空断熱材１の外被材２は、対をなす外被材２ａ，２ｂの一方はシール層９が、フィルム状であるため外被材の量が少なくなり運送、保管にかかるコストを低く抑えることができる。
【００６３】
（実施の形態４）
図１１は本実施の形態４の真空断熱材を示すものである。図１１に示すように、真空断熱材１は、外被材２で、芯材３を覆い、外被材２の内部を減圧密封したものである。
【００６４】
図１２は本実施の形態４の外被材２の詳細を示すものである。図１２に示すように、外被材２は、シール層９とガスバリア層６と保護層１０とからなる多層構造である。シール層９は直鎖型低密度ポリエチレンであり厚さは５０μｍである。ガスバリア層６はアルミニウム箔であり厚さは６μｍである。保護層１０は発泡ポリエチレンの独立フォームであり、発泡倍率は１０倍、平均気泡径は１００μｍである。
【００６５】
図１３は本実施の形態４の真空断熱材のシール後の詳細を示すものである。
【００６６】
まず、芯材３を挿入した外被材２を真空包装機（図示せず）に設置し、真空包装機チャンバー内を１０Ｐａまで減圧した。減圧後に外被材２の開口部を熱溶着によりシールした。
【００６７】
シール後に真空包装機チャンバー内に大気を導入した。外被材２の内部は１０Ｐａという低圧で減圧されているため、真空断熱材１の表面には１ｋｇ／ｃｍ2の大気圧が加わり、外被材の内側は１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押さえつけられる。このため、芯材３に存在するガラスショットが内側から外被材２に突き刺さろうとする力が働く。
【００６８】
シール層９は突刺強度が小さいため、容易に貫通されガスバリア層６にはピンホールが生じるが、保護層１０は独立気泡の発泡ポリエチレンであるためガラスショットが押し付けられても気泡の一部にピンホールが生じるのみで、保護層１０を貫通するピンホールは生じない。
【００６９】
以上説明した方法で、真空断熱材１を１００枚作製したところ、熱伝導率の初期値は全てのサンプルで０．００２５Ｗ／ｍＫであった。
【００７０】
また、３０℃での１０年間相当の耐熱試験を行ったところ、実施の形態１から３のサンプルと比較して熱伝導率が約１．２倍であった。これは、保護層１０が発泡ポリエチレンであるため、ガスの進入が大きくなったからである。
【００７１】
（比較例１）
実施の形態１から４で発泡倍率が１０倍以下の場合は、発泡倍率が小さくなるに従ってピンホール発生が認められた。これは、発泡倍率が小さくなるに従ってシール層あるいは保護層によって、ショットが突刺す力を低減する効果が弱くなるためである。
【００７２】
（表１）に、発泡倍率とピンホール発生数の関係を示す。
【００７３】
【表１】
2006017208.tif 000003
【００７４】
（比較例２）
実施の形態１から３において、シール層の平均気泡径が１００μｍ以下の場合は、平均気泡径が小さくなるに従って熱伝導率の初期値が大きくなった。これは、シール層の平均気泡径が小さくなるに従って比表面積が大きくなるため、シール層の表面に付着している気体が外被材内部の圧力を上昇させるためである。
【００７５】
（表２）に、ピンホールの発生が認められないサンプルの平均気泡径と初期熱伝導率の  関係を示す。
【００７６】
【表２】
2006017208.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる真空断熱材は、耐ピンホール性が非常に優れている。このため、冷蔵庫、電気式湯沸し器、ＩＨクッキングヒーター等の調理家電や、印刷機、複写機、液晶プロジェクター、ノートパソコン等の情報機器、半導体製造装置等の産業機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱材の概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱材に用いる外被材の拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態１における真空断熱材のシール後の拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態２における真空断熱材の概略断面図
【図５】本発明の実施の形態２における真空断熱材に用いる外被材の拡大断面図
【図６】本発明の実施の形態２における真空断熱材のシール後の拡大断面図
【図７】本発明の実施の形態３における真空断熱材の概略断面図
【図８】本発明の実施の形態３における真空断熱材に用いる一方の外被材の拡大断面図
【図９】本発明の実施の形態３における真空断熱材に用いる他方の外被材の拡大断面図
【図１０】本発明の実施の形態３における真空断熱材のシール後の拡大断面図
【図１１】本発明の実施の形態４における真空断熱材の概略断面図
【図１２】本発明の実施の形態４における真空断熱材に用いる外被材の拡大断面図
【図１３】本発明の実施の形態４における真空断熱材のシール後の拡大断面図
【符号の説明】
【００７９】
１    真空断熱材
２    外被材
３    芯材
４    ガス吸着剤
５    シール層
６    ガスバリア層
７    保護層
８    シール部
９    シール層
１０    保護層
【図１】
2006017208.tif 000005
【図２】
2006017208.tif 000006
【図３】
2006017208.tif 000007
【図４】
2006017208.tif 000008
【図５】
2006017208.tif 000009
【図６】
2006017208.tif 000010
【図７】
2006017208.tif 000011
【図８】
2006017208.tif 000012
【図９】
2006017208.tif 000013
【図１０】
2006017208.tif 000014
【図１１】
2006017208.tif 000015
【図１２】
2006017208.tif 000016
【図１３】
2006017208.tif 000017